学校の課題なのですが、誰か教えてくださいませんか。 020モル/Lのアンモニア水100mlに0.20

学校の課題なのですが、誰か教えてくださいませんか。
020モル/Lのアンモニア水100mlに0.20モル/Lの塩酸50mlを加えて緩衝液とした。この緩衝液のphを求めよ。塩化アンモニウムは完全に電離、溶液の混合による体積変化は無視できる。

本当に急ぎです。お願いします。

質問者からの補足コメント

• この緩衝液にさらに0.20モル/Lの塩酸10mlを加えた時のphを求めよという問題にも答えていただいたら光栄です。

    補足日時：2017/03/15 14:41

No.2 ベストアンサー 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2017/03/15 16:17

追加質問？

今、アンモニアが0.01モル残ってるでしょう？そこから計算しても良いのですが、ゴチャゴチャするから、最初からご破算にして計算したら？

020モル/Lのアンモニア水100mlに0.20モル/Lの塩酸50mlと0.20モル/Lの塩酸10mlを混ぜて・・・・

使ったアンモニアは0.02モル、塩酸は0.01モル+0.2×1/100=0.012モル。
出来たNH₄Clは0.012モル
余ったアンモニアは0.008モル

物質量比は、NH3：NH4Cl = 2：3
濃度比も、[NH3]：[NH4^＋] ≒ 2：3

Kb ＝[[NH4^＋][OH^－] / [NH3］において，[NH4^＋]/[NH3]は1.5であるから，これをkbの式に代入して

[OH^－] ＝ 1.5×K b　　
→　水のイオン積から，[H^＋] ＝ 10⁻¹⁴ /(1.5×Kb)＝10⁻¹⁴ × 1.5× Kb⁻¹

pH= -log(10⁻¹⁴× 1.5×Kb⁻¹）=14 + -log(1.5) log(Kb) =
14 - 0.18 - pKb

アンモニアのpKb=4.75だから
pH = 14 - 0.18 - 4.75 = 9.07

--------------------- 余ったアンモニアを使って再計算した場合----------------

アンモニアが0.01モル残、塩酸は0.002モル
出来たNH₄Clは0.002モル
余るアンモニアは0.008モル
前から存在しているNH₄Cl 0.01モル
∴NH₄Clは0.012モル

イオン濃度比は、[NH3]：[NH4^＋] ≒ 8：12=2:3
ここから後は上と同じ計算過程になる。

この回答へのお礼

丁寧で分かりやすかったです。ありがとうございました。

お礼日時：2017/03/18 18:20

No.1 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2017/03/15 12:23

反応式であらわすと、HCl+NH₃→NH₄Cl+H₂O

塩酸1モルとアンモニア1モルが反応してNH₄Clが1モルできる。。
実際に使ったアンモニアは0.2×1/10=0.02モル、塩酸は0.2×1/20=0.01モル。

アンモニアが0.01モル残る。生成されるNH₄Clは0.01モル

物質量比は、NH3：NH4Cl = 1：1
濃度比も、[NH3]：[NH4^＋] ≒ 1：1

Kb ＝[[NH4^＋][OH^－] / [NH3］において，[NH4^＋]/[NH3]は1であるから，これをkbの式に代入して

[OH^－] ＝ 1×K b　　
→　水のイオン積から，[H^＋] ＝ 10⁻¹⁴ /(1×Kb)＝10⁻¹⁴ × Kb⁻¹

pH= -log(10⁻¹⁴× Kb⁻¹）=14 + log(Kb) =14 - pKb

アンモニアのpKb=4.75だから

pH = 14 - 4.75 = 9.25

以下は補足説明です。
NH3はかなり弱塩基でわずかしか電離しません　
　　　　　　　① NH3　+　H2O　　　　→　NH4+ + OH-
塩（NH4+Ｃｌ）の電離度は大きく，特にことわりがない場合，塩の電離度＝１とみなします。
　　　　　　　② ＮＨ4+Ｃｌ　→　NH4+ + Ｃｌ-
　　　　
アンモニアと塩化アンモニウムが共存すると，　②で生じたNH4+　のため，①の平衡は左に偏り（ルシャトリエの原理），小さいNH3の電離度がさらに小さくなります。従って①は無視しています。